CAD技术的发展回顾.doc

CAD技术的发展回顾计算机辅助设计（CAD：Computer Aided Design）技术是以计算机、外围设备及其系统软件为基础，包括二维绘图设计、三维几何造型设计、有限元分析（FEA）及优化设计、数控加工编程（NCP）、仿真模拟及产品数据管理等内容。随着Internet/Intranet网络和并行、高性能计算及事务处理的普及，异地、协同、虚拟设计及实时仿真也得到广泛应用。 一、CAD技术的产生及发展过程 准备和酝酿时期（5060年代初）CAD技术处于被动式的图形处理阶段。 1蓬勃发展和进入应用时期（60年代） 提出了计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想，从而为CAD技术的发展和应用打下了理论基础。60年代中期出现了许多商品化的CAD设备，60年代末，美国安装的CAD工作站已达200多台，可供几百人使用。 2广泛使用的时期（70年代） 1970年美国Applicon公司第一个推出完整的CAD系统。出现了面向中小企业的CADCAM商品化系统。70年代末，美国CAD工作站安装数量超过12000台，使用人数超过25万。 3突飞猛进的时期（80年代） 在这个时期，图形系统和CADCAM工作站的销售量与日俱增，美国实际安装CAD系统至1988年发展到63000套。CADCAM技术从大中企业向小企业扩展；从发达国家向发展中国家扩展；从用于产吕设计发展到用于工程设计和工艺设计。 4开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期（90年代） 由于微机加视窗9598NT操作系统与工作站加Unix操作系统在以太网的环境下构成了CAD系统的主流工作平台，因此现在的CAD技术和系统都具有良好的开放性。图形接口、图形功能日趋标准化。 在CAD系统中，综合应用正文、图形、图像、语音等多媒体技术和人工智能、专家系统等技术大大提高了自动化设计的程度，出现了智能CAD新学科。智能CAD把工程数据库及其管理系统、知识库及其专家系统、拟人化用户接口管理系统集于一体，形成如图1示所示的结构。图1 智能CAD系统 二、CAD系统的构成及分类 CAD技术集中体现在CAD系统上，CAD系统是最终用户用来实现设计思想、加速产品和工程设计的信息化工具。 1CAD系统的构成 CAD系统硬件构成如图2所示，从其体系结构讲可分为三个层次，如图3所示。基础由计算机、外围设备和系统软件组成。系统软件在工作站上流行Unix加Motif操作系统，在微机上流行Win95/98/NT操作系统。系统软件还包括支撑软件、系统开发和维护的工具软件。支撑层包含了图3中部所示内容，随着网络的广泛使用，异地协同虚拟CAD环境将是CAD支撑层的重要发展趋势。应用层针对不同应用领域的需求有各自的CAD专用软件来支持相应的CAD工作。图2 CAD系统的硬件基本组成图3 CAD系统的三层结构 2CAD系统的分类 CAD系统作为计算机应用系统的一个重要分支，经历了三个发展阶段，即：多用户共享一台计算机；一个用户使用一台计算机；一个用户共享多台计算机。从系统结构上看，CAD系统大致可分为两类，即集中式系统和网络系统。集中式系统要求有功能较强的计算机，一次投资大，使用起来不灵活，在80年代中期以前应用比较广泛。从工作站和高性能微机问世以后，大多数用户采用工作站和微机网络系统来代替这类集中式CAD系统，形成网络化的系统。 三、CAD支撑软件 CAD支撑软件主要包括： 1设备驱动程序，如Windows操作系统支持的设备驱动程序集，ISO通过的标准程序库CGI(Computer Graphics Interface)，又如HP 公司提供的绘图仪、打印机设备驱动程序等； 2窗口管理系统，工作站上流行Motif窗口系统；微机上Win95、Win98、WinNT 窗口系统，微机上的窗口系统已代替了过去的DOS操作系统，成为最大众化的操作系统。窗口系统中包含了丰富的图形用户接口（GUI）程序，多媒体用户接口程序（MUI）和网络用户接口程序（NOI）； 3汉字输入输出程序，除了中文之星专用汉字处理程序外，中文Windows操作系统也已广泛应用； 4二维计算机辅助设计绘图系统； 5三维线框、曲面、实体和特征统一表示的数字化建模系统； 6三维真实图形实时显示系统； 7产品数据管理系统PDM（Product Data Management System）； 8异地协同虚拟设计系统； 9智能CAD系统；CAD外延系统技术的发展回顾一、计算机辅助工艺设计（CAPP） 工艺设计是连接产品设计和产品制造的桥梁，是制造系统的重要环节，对产品质量和制造成本具有重要影响。60年代末，人们开始计算机辅助工艺设计（CAPP：Computer Aided Process Planning）的研究开发，但由于工艺设计对千差万别的实际生产环境具有很强的依赖性和技术复杂性，CAPP仍然是计算机辅助技术中的薄弱环节。 从60年代末到目前的三十年间，先后出现了在设计方式上不同的两类系统，即派生式系统和创成式系统。派生式（Variant）系统已从单纯的检索式发展成为今天具有不同程序的修改、编辑和自动筛选功能的系统，融合了部分创成式的原则和方法。创成式（Generative）系统的研究与开发始于70年代中期，而且很快得到普遍重视，被认为是有前途的方法，但实践的结果并不理想。近年来，这两类系统都在发展中不断改进提高和互相渗透，从80年代开始探索将人工智能（AI）、专家系统技术等应用于CAPP系统的研究和开发，研制成功了基于知识（Knowledge-based）的创成式CAPP系统或CAPP专家系统。近几年来，有人将人工神经元网络技术、模糊推理以及基于实例的推理等用于CAPP之中，也有人提出了CAPP系统构造工具的思路，并进行了卓有成效的实践。还有人将传统派生法、传统创成法与人工智能结合在一起，综合它们的优点，构造了混合式CAPP系统。 CAPP系统功能包括： （1）零件信息的输入：零件信息是系统进行工艺设计的对象和依据，计算机目前还不能象人一样识别零件图上的所有信息，所以在计算机内部必须有一个专门的数据结构来对零件信息进行描述，如何输入和描述零件信息是CAPP能否实用化的关键问题之一。 （2）工艺决策：工艺决策是系统的控制指挥中心，它的作用是；以零件信息为依据，按预先规定的顺序或逻辑，调用有关工艺数据或规则，进行必要的比较、计算和决策，生成零件的工艺规程。 （3）工艺数据知识库：工艺数据知识库是系统的支撑工具，它包含了工艺设计所要求的所有工艺数据（如加工方法、余量、切削用量、机床、刀具、夹具、量具、辅具以及材料、工时、成本核算等多方面的信息）和规则（包括工艺决策逻辑、决策习惯、经验等众多内容，如加工方法选择、排序规则等）。 （4）人机界面：人机界面是用户的工作平台，包括系统菜单、工艺设计的界面、工艺数据知识的输入和管理界面，以及工艺文件的显示、编辑与管理界面等。 （5）工艺文件管理与输出：一个系统可能有成百上千个工艺文件，如何管理和维护这些文件，既是CAPP系统的重要内容，也是整个CADCAPPCAM集成系统的重要组成部分。输出部分包括工艺文件格式化显示、存储、打印等。 二、计算机辅助制造（CAM） 计算机辅助制造（CAM：Computer Aided Manufacturing）是利用CAD、CAPP的信息在数控加工设备上实现制造自动化。CAM的主要任务是选择加工工具、生成加工路径、消除加工干涉、配置加工驱动、仿真加工过程等，以满足小批量、高精度、短周期和加工一致性要求高的产品制造的需要，进而实现CADCAPPCAM的集成。计算机辅助制造中最核心的技术是数控技术。 40年代末，美国开始研究数控加工技术，并于1952年生产出第一台数控机床，1957年第一批数控机床投入使用。我国在1958年试制成功第一台配有电子管数控系统的数控机床，1965年开始成批生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。90年代国内外已有数百种先进的数控机床，并得到广泛应用。 数控加工主要分下述两个步骤： * 程序编制根据图纸，按数控机床控制系统要求确定加工指令，完成零件数控程序编制； * 加工过程将得到的数控程序传输给数控机床，控制机床各坐标的伺服系统，驱动机床，使刀具和工件严格执行程序规定的相对运动，加工出符合图纸的零件。 （1）数控自动编程技术 编制零件加工程序是数控应用的重要环节，靠手工编程无法满足数控加工（特别是复杂零件）的需求，在50年代初期，美国开始了数控自动编程技术APT语言的研究，形成了早期的CAD系统。此后在数控技术的发展和生产应用需求拉动下，CAM技术不断发展，从语言编程发展为图形交互编程，进而实现了CADCAM一体化。现代的CAM技术已经成为CAX体系的重要组成部分，与CAD系统集成在一起，直接在CAD建立起来的参数化、全相关的三维几何模型（实体曲面）上进行加工编程，生成正确的加工轨迹。 （2）数控加工过程的仿真模拟 数控加工过程仿真模拟的意义在于利用计算机图形的手段，对实际加工过程进行快速有效的模拟。随着高速计算机和图形显示设备及算法的不断研究发展，仿真模拟的技术逐渐广泛地应用在生产中，虚拟加工的实际过程，通过控制加工过程的进行，不断改变观察方向和位置，并利用其它一些必要的图形手段，在虚拟的加工环境中及早地发现问题，以求替代或大幅度地减少试切加工，从而达到降低生产成本、提高产品质量的目的。 三、计算机辅助工程分析（CAE） 有限元法（或称有限单元法、有限元素法）是求解复杂工程和产品的结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维形体接触、弹塑性等力学性能的分析计算，以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。 有限元法从60年代初开始在工程上应用到今天，已经历了三十多年的发展历史，其理论和算法都经历了从蓬勃发展到日趋成熟的过程，现已成为工程和产品结构分析中（如航空、航天、机械、土木结构等领域）必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续力学各类问题的一种重要手段。随着计算机技术的普及和不断提高，有限元分析系统的功能和计算精度都在很大提高，各种基于几何造型系统的有限元分析系统应运而生，计算机辅助有限元分析（CAEFA：Computer Aided Finite Element Analysis）已成为计算机辅助工程（CAE）的重要组成部分，是结构分析和结构优化的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统（CADCAECAPPCAM）的重要环节。 有限元法的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。根据经验，有限元分析各阶段所用的时间为：4045用于模型的建立和数据输入，5055用于分析结果的判读和评定，而分析计算只占5左右。针对这种情况采用计算机辅助设计技术来建立有限元分析的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称这一过程为有限元分析的前处理。同样，对有限元分析的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应力、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、应力等分布的动态显示图。我们称这一过程为有限元的后处理。在计算机辅助有限元分析的过程中，前、后处理是最主要的工作。 四、CAD技术的集成 传统意义上的CAD系统只能产生工程图纸及其有关的技术说明，只有通过工程数据库，STEP、IGES以及有关应用接口，实现CADCAPPCAM的集成，把CAD和生产制造结合成一体，才能进一步提高生产力和加工精度，才能实现设计生产的自动化，进一步发展的趋势是现代集成制造系统（CIMS），用以真正实现企业信息化。 1信息集成 从发展的过程来看，CADCAECAPPCAM系统的数据交换和集成方式有以下三种： （1）松散集成方式 各系统建立的产品模型各不相同，相互间的数据交换需要在每两个系统间进行数据格式转换，因此系统间模型存在无法转换部分，造成产品数据的不完整性。一般只能提供批量数据的传输。 （2）中性文件集成方式 存在一个与各系统无关的中性文件格式，各系统的数据均转变成标准格式的中性文件，每个系统只与标准格式文件打交道,无需知道别的系统的细节。这种方式为系统开发者和使用者提供了较大的便利，但仍需要解决各系统间模型统一的问题，只有这样才能保证数据交换顺利进行。数据交换的功能也主要提供批量数据的传输。 （3）共享数据库方式 各个系统在一个统一的产品数据模型指导下，通过数据库存取接口在集成的产品数据库内存取各种产品数据，同一对象的数据在数据库中只存在一份，各系统对它操作的一致性由数据库保证。在这种方式下，各系统间的数据交换和共享达到很高的程度，数据库提供各系统存取产品数据的并发控制，能够使产品开发的各阶段工作在共享数据库上并发进行，实现数据驱动的并行工程。这种集成方式的优点是在统一的产品数据模型指导下集成，数据库提供了强有力的数据建模、存贮、查询、控制等管理功能。 CADCAECAPPCAM系统的集成技术是随着产品数据交换技术的发展而发展的。在产品数据交换出现以前，CAD系统只能采用松散的集成方式。随着数据交换标准的出现，中性文件交换数据逐渐得到应用。STEP标准的提出，第一步是要解决以文件交换为基础的集成方式，第二步则是以共享数据库的集成方式作为目标。STEP是由国际标准化组织ISO制定的产品数据与交换标准，编号为ISO10303。 2过程集成 包括以并行工程哲理推动的CADCAPPCAM交叉并行设计，以及DFX（DFM、DFA）的研究与实施，其中DFM位在设计阶段，充分进行可制造性分析、性能价格比的成本分析等。CAD技术的发展趋势展望一、CAD技术的发展趋势 CAD技术作为成熟的普及技术已在企业中广泛应用，并已成为企业的现实生产力。围绕企业创新设计能力的提高和网络计算环境的普及，CAD技术的发展趋势主要围绕在标准化、开放式、集成化、智能化四方面。 1标准化 除了CAD支撑软件逐步实现ISO标准和工业标准外，面向应用的标准构件（零部件库）、标准化方法也已成为CAD系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应用方向发展。 传统形式的手画工程图已经有了成熟的国际标准，相互都能理解。而存储在磁盘、光盘上的形形色色的CAD二进制数字记录，要想实现标准化就复杂、困难得多。从80年代中期起，ISO国际标准化组织着手酝酿制订这类标准，称作ISO10303产品数据表达与交换标准，简称STEP。它要涵盖所有人工设计的产品，采用统一的数字化定义方法。由于STEP标准涉及的面非常宽，众口难调，标准的制定过程十分缓慢，存在问题很多。而在我国，CAD应用工程的实施具有更加严密的组织领导体系，而且实际从事CAD应用软件开发的单位相对比较集中，起步比国外晚，不存在要与过去开发的老系统保持兼容问题。如果我国采取主动贯彻STEP积极思想的方针，不纠缠于过分繁琐的技术细节，针对我国的现实需要和技术发展前景，及早统一协调自主开发软件的数据模型，这将有助于推动国内CAD界的学术研究风气，促进CAD软件开发水平的大幅度提高。这种主动出击的策略要比单纯等待STEP标准草案一版一版更新有利得多。回顾历史，CAD和计算机图形学的国际标准制定总是滞后于市场上的工业标准。CAD产品更新频繁。谁家产品的技术思想领先，性能最好，用户最多，主导了市场，谁就是事实上的工业标准。CAD技术的发展不是一种纯学术行为，它是在高技术产品所固有的激烈市场竞争中不断向前推进，永无止境。 CAD软件一般应集成在一个异构的工作平台之上，为了支持异构跨平台的环境，就要求它应是一个开放的系统，这里主要是靠标准化技术来解决这个问题。 目前标准有两大类：一是公用标准，主要来自国家或国际标准制定单位；另一是市场标准，或行业标准，属私有性质。前者注重标准的开放性和所采用技术的先进性，而后者以市场为导向，注重考虑有效性和经济利益。后者容易导致垄断和无谓的标准战。通过总结这个领域几十年标准化工作的经验，不少标准化专家已认识到存在的问题，这已经成为进一步制定标准的障碍。因此提出应对传统的标准化工作进行革新。有专家建议标准革新的目标是公用标准应变成工业标准，也就是说革新后仍应以公用标准为基础，不过要从工业标准中吸收其注重经济利益和效率的优点。另外，也有人提出现在制定标准的单位很多，但是标准制定过程却没有标准，这也是标准革新过程中值得考虑的问题。这些观点对我国制定CAD标准也许有所启迪。 2开放性 CAD系统目前广泛建立在开放式操作系统窗口9598NT和UNIX平台上，在Java LINUX平台上也有CAD产品，此外CAD系统都为最终用户提供二次开发环境，甚至这类环境可开发其内核源码，使用户可定制自已的CAD系统。 3集成化 CAD技术的集成化体现在三个层次上：其一是广义CAD功能CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP经过多种集成形式成为企业一体化解决方案，推动企业信息化进程。目前创新设计能力（CAD）与现代企业管理能力（ERP、PDM）的集成，已成为企业信息化的重点；其二，是将CAD技术能采用的算法，甚至功能模块或系统，做成专用芯片，以提高CAD系统的效率；其三是CAD基于网络计算环境实现异地、异构系统在企业间的集成。应运而生的虚拟设计、虚拟制造、虚拟企业就是该集成层次上的应用。 国际CAD商品系统开发的另一个趋势是在全球范围内优选最成功的功能构件，进行集成。至今最成熟的几何造型平台有两家：Parasolid和ACIS；几何约束求解构件有一家，它的主要产品是2D和3D DCM。我国开发的机械CAD应用系统已经部分采用ACIS和Parasolid平台，这是合理的。但是国际上近来又有一种思潮，要求软件开发自由化，以免受制于一、二家公司垄断性产品的束缚。这就是选用Linux操作系统以及在它基础上开发各种共享软件，开放源程序。我国也在酝酿自主开发因特网、操作系统、以及各种办公的国产化系统。这时，自研制几何造型通用平台和各种功能构件也将提上议事日程，我们要及早做好准备。 4智能化 设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域，智能CAD是CAD发展的必然方向。从人类认识和思维的模型来看，现有的人工智能技术对模拟人类的思维活动（包括形象思维、抽象思维和创造性思维等多种形式）往往是束手无策的。因此，智能CAD不仅仅是简单地将现有的智能技术与CAD技术相结合，更要深入研究人类设计的思维模型，并用信息技术来表达和模拟它。这样不仅会产生高效的CAD系统，而且必将为人工智能领域提供新的理论和方法。CAD的这个发展趋势，将对信息科学的发展产生深刻的影响。 二、CAD技术研究开发热点 1计算机辅助概念设计 一方面，根据有关的统计资料表明，产品工本费的70是在产品设计阶段决定的。同时，一旦概念设计被确定下来，产品设计的6070也就被确定下来。尤其需要提及的是，即使详细设计再好，也难以弥补概念设计阶段所出现的缺陷。还有产品的创新及其所具有的竞争能力基本上也是在概念设计阶段就被确定下的。故概念设计是设计过程中一个非常重要的阶段，它已成为企业竞争的一个制高点。因此计算机辅助概念设计愈来愈受到重视。但另一方面，在概念设计期间，所涉及的设计需求和约束的种种知识，往往是不精确的、近似的或未知的，也就是说复杂性很高，这给CAD技术带来很大的难度。 概念设计的过程主要是评价和决策的过程，它涉及到产品功能、动作和结构等因素，它对产品的价格性能、可靠性、安全性等等起决定性的影响作用。正因为应考虑的因素和目标是多方面的。因此评价和决策过程是一个很复杂的，难度很大的过程。目前计算机辅助概念设计的方法可分为两大类：即自动生成方案和交互生成方案。当然，应用时这两种方法可以混合使用。 （1）自动生成方案 目前主要采用人工智能技术。为了使计算机有效地支持概念设计活动，需要解决两大难题。即建模问题和推理问题：A前者是对产品的功能、动作和结构诸因素之间相互影响的复杂关系进行建模或表达。例如汽锅的蒸汽阀门，基功能是防止汽锅爆炸，它的动作是当检测到一定的压力差时，它会自动打开，而其结构是所用的实际构件的布局及其连接关系，建模的结果提供推理用；B而推理问题实际上就是生成和选择合适的方案。 建模问题主要是建模的表示法，目前已提出各种各样的表示法。如语言、几何模型、图形、对象、知识模型和图象法等等，语言表示法属于一种形式描述方法，它能保证计算机有效地进行推理，称为面向机器的表示法。而图象表示法是一种高可视化的表示法（即可视化思维模型），它侧重于提供一种有助于辅助设计人员创新工作的建模环境，称它为面向人的表示法，而上列其它表示法依次界于这两者之间。 尽管已有很多不同的建模表示法，但它们往往只支持描述概念设计的某一方面，缺少一种能描述概念设计各种因素的统一表示法，这正是下一步的目标。 推理问题的重点是在转换过程，即把用户需求映射到实现所给需求集合的一些实际的结构上。难点在于产生和选择合适的映射方法。 同样也有很多推理方法支持概念设计活动，如神经网络、基于实例的推理法、基于知识的推理技术、优化、价值工程和定性推理等等。但目前也只能设计一些特定领域的例子，离全面应用还有差距。但从长远来看，这方面的许多工作还应继续进行。例如知识获取是人工智能领域中一个大难题，为了解决这一问题，可以采用数据挖掘技术从已有的设计库中自动获取感兴趣的领域知识。 （2）交互技术生成方案 由于概念设计的复杂性，自动地生成合适的方案是很困难的。在自动生成和选比方案尚未成熟之前，交互技术是重要手段。在概念设计阶段可充分利用多媒体技术，如包括有效的信息搜索技术，以便在网上可查到大量对概念设计有用的设计例子。又如研究协同概念设计技术，使群体成员易于参与概念设计，并作出积极的贡献。 2、计算机支持的协同设计 设计工作是一个典型的群体工作。群体成员既有分工，又有合作。因此群体的工作由两个部分组成：一是个体工作，群体成员应完成的各自分工的任务；另一是协同工作，因为群体工作不可能分解为互相独立的个体工作，群体成员之间存在相互关联的问题。一般称为接口问题，接口难免会出现矛盾和冲突，如不及时发现和协调解决，就会造成返工和损失。传统的CAD系统只支持分工后各自应完成的具体任务，至于成员间接口问题，计算机不能支持，主要靠面谈或某种通讯工具进行讨论并加以解决。但这些方式很难做到及时并充分地协商和讲讨论。因而一项大的设计任务接口问题难免要出差错，这正是为什么设计工作会出现不断反复、不断修改这一过程的主要原因。 计算机支持的协同设计是计算机支持的协同工作（CSCW）技术在设计领域的一种应用。用于支持设计群体成员交流设计思想、讲讨论设计结果、发现成员间接口的矛盾和冲突，及时地加以协调和解决，减少以至避免设计的反复，从而进一步提高设计工作的效率和质量。 协同设计倍受人们的关注，已有不少原型系统，也有一些产品已在市场上出售了。已有工作中，有些属基础性工作，如建模、系统结构、适用于CSCW的支撑环境等等。但从建立实用协同设计系统的角度来说，主要面临如下三大问题： （1）群体成员间多媒体信息传输 目前在局域网上通讯方法已较成熟，但在远程网上，交换数据时，异步传输，现有网络平台问题不大，但实时交换数据问题较多。首要的是传输媒体的选择问题，即基于公用网（如WWW）还是基于专用网（如语音传输可借用电话专线，又如租用ISDN总线）。目前多数研究是集中在公用网Internet和Intranet上。但商品开发上更多考虑专用线。从实用效果来说，公用网效果较差，而专用线虽然效果好些，但价格太高。 （2）异构平台 参与协同设计的成员是分散在各地，且设备条件多种多样。因此，实用的协同设计系统必须能在异构环境中运行，包括数据传输、工具集成，还有跨平台的交互界面，这主要依靠标准化工作来解决异构环境问题，目前普通采用的是CORBA，JAVA技术和通信领域的标准等。不过这类技术目前对CSCW的支持还有不足之处，有待增强功能。至于跨平台的交互界面的研制，虽有不少进展，但是至今尚未见到支持它的工业标准。 （3）人人交互 应该说支持设计群体人员间的人人交互是协同设计的核心问题之一，特别是目前自动发现矛盾和冲突，并进行自动协同和解决的技术还不成熟，因此人人交互的手段尢为重要。当前，最为普遍的是利用电子会议（包括白板、语音、视频等等工具）支持成员间进行讨论，它比较适用于交流设计思想，不过用它来讨论设计结果就很费劲，共同修改设计结果就更不可能了。目前讨论设计结果主要是依靠应用共享这一工具，这一工具能够达到一人对一个CAD工具进行操作，其它成员均能在自已的终端上看到操作过程和结果。这个工具也可以和电子会议系统集成，用语音等工具进行讨论，但应用共享最大的问题在于对于没有源程序的CAD工具，一个时刻只允许一个人操作，其它人希望操作必须事先申请，获准并在当前操作者退出后方可操作，故很不方便，成员间不能直接互操作，这是需要进一步解决的问题。 总而言之，协同设计系统的现状是局域网已达到实用阶段，在异步工作方式下，远程协同设计问题也较小，但远程实时工作方式下，特别是基于公用网，尚处实验阶段，当然整个协同设计系统离成熟阶段尚有一定距离，很多问题有待解决。 3、海量信息存储、管理和检索 CAD系统处理的信息愈来愈多，而且是多媒体信息。尽管磁盘容量增长速度很快，但仍远不能满足信息量快速增长的需求。海量信息的存储、管理和快速检索已成为世人瞩目的问题。这除了依靠硬件来解决问题外，DBMS是一重要技术，实践证明，传统的关系数据库管理系统EDBMS已难已适应要求而采用面向对象和关系相结合的模型可能是个过渡的解决方案。 4、设计法研究及其相关问题 设计工作是项复杂的且知识密集的群体活动，为了提高效率必须遵循某种正确的设计方法，虽然设计方法学的研究已有半个多世纪了，但针对CAD的设计法却是最近才有的，称为正规设计流程法，它不仅让我们知道设计是一种流程，还为开发CAD工具提供了依据，因此了解和识别设计过程的不同方面（即不同的设计活动），是开发新一代CAD系统的关键。 现在已出现许多设计流程法。过去常用的是自顶向下、自底向上的自然可行方法，但这种方法只适用于详细设计阶段。现在为了支持整个设计工作，设计法的研究重点应在支持概念设计方法和协同设计方法之上。例如，新的CAD系统可消除许多由于距离和时间所造成对工作方法和组织的限制，协同设计面临的不但有人机交互、还有人人交互，因而CAD的过程更复杂了，尽管人们都在期望提供一种灵活的，可移动的、安全可靠的远程协同设计环境，但如果没有正确的方法来指导，将很难达到预期的效果。 目前企业的组织基本上是一种很严谨的层次结构组织，在这种组织内民主有限，虽然它可防止出现人多嘴杂和无休止争论的现象，但它又束缚着人们聪明才智的充分发挥。按目前情况，采用这种组织结构是必要的。但随着工作